近日，我院电催化新能源最新研究成果发表在Nature Index期刊Chemical Communications上，相关成果题目为“Sulfur-bridge ligands altering the microenvironment of single-atom CoN3S sites to boost the oxygen reduction reaction”。青年教师刘峰博士为第一作者，郭春显教授为通讯作者，我校为第一通讯单位。
把氢能作为关键突破口，对保障能源安全、推动能源体系转型的同时促进经济社会可持续发展具有重要意义。质子交换膜燃料电池是一种重要的氢能装备，而非贵金属M-N-C单原子催化剂是质子交换膜燃料电池阴极Pt基催化剂最有潜力的一个替代材料。在Co-N-C催化剂中，单个Co原子与四个相邻的N原子形成平面结构（D4h配位）。同时打破Co-N4活性中心的D4h对称性及调控Co中心第二配位壳层原子环境为提高Co-N-C催化剂的活性提供了新思路。我们设计合成了一种含局域桥S配体调控非对称CoN3S位点（CoN3SC10-S）的Co单原子催化剂（Co-N/S-C）。得益于CoN3SC10-S位点合适的几何电子结构，Co-N/S-C催化剂表现出优异的ORR活性和稳定性，其半波电位（E1/2）达到0.908 V，10000次循环伏安加速稳定性测试后，E1/2只有9 mV的衰减。密度泛函理论（DFT）计算表明，CoN3SC10-S位点中的桥S配体可以优化氧中间体在Co中心的吸附/解离。
这项工作为杂原子调控M-N-C单原子ORR催化剂性能提供了新的见解，为推动低成本、高性能质子交换膜燃料电池的应用提供了技术支撑。该工作获得国家自然科学基金（22372113）和国家重点研发计划课题（2021YFA0910403）的资助。
